(57)【要約】【課題】  ワーク計測器を備えた工作機械において、加工位置に近い箇所でのワーク計測を可能としながら、ワーク計測器が非加工時に切粉や切削熱の影響を受けないようにする。【解決手段】  工作機械は、ベッドと、加工領域Ｒを囲うカバーとを有する。加工領域Ｒ内に、ワーク支持手段６と、加工手段と、ワーク計測器３１とを備える。ワーク計測器３１を加工領域Ｒ内と加工領域外の格納位置Ｂに位置切換する位置切換手段３２を設ける。ワーク支持手段６は左右方向に移動自在とされ、かつワーク計測器３１は前後方向に移動して位置切換自在とされ、前方に進出したワーク計測器３１に対してワーク支持手段６が左右に移動してワークＷを計測する。前記ベッドの内部に存在する空間部３４を、ワーク計測器３１の格納位置Ｂとする。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッドと、加工領域を囲うカバーとを有する工作機械であって、加工領域内にワーク支持手段と、このワーク支持手段に支持されたワークに加工を施す加工手段と、加工されたワークの寸法を計測するワーク計測器とを備え、
前記ワーク計測器を加工領域内と加工領域外の格納位置とに位置切換する位置切換手段を設けたワーク計測器付き工作機械。
【請求項２】
前記ワーク支持手段は左右方向に移動自在とされ、かつ前記ワーク計測器は前後方向に移動して位置切換自在とされ、前方に進出したワーク計測器に対してワーク支持手段が左右に移動してワークを計測するものである請求項１記載のワーク計測器付き工作機械。
【請求項３】
前記ベッドに前記ワーク計測器の出入りする出入り口を設け、前記ベッドの内部に存在する空間部を、前記ワーク計測器の格納位置とした請求項１または請求項２記載のワーク計測器付き工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加工したワークの寸法を計測するワーク計測器を備えた工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動制御式の工作機械において、加工精度を向上させるために、荒削り加工したワークの寸法をワーク計測器によって計測し、その計測結果に応じて仕上げの本削り加工時の工具の送り量を補正することが行われている。例えば、特許文献１は工作機械が旋盤である例であって、この旋盤は、タレットからなる工具台が有する複数の工具ステーションの一部に、工具に代えてワーク計測器を取り付けている。
【特許文献１】特開２００４−３４１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の場合、ワーク計測器が工具台に取り付けられているため、ワーク加工時にワーク計測器が加工位置の近傍に位置することとなり、切削加工によって生じる切粉がワーク計測器に付着して、ワーク計測器の検出精度に悪影響を与える恐れがある。また、加工振動がワーク計測器に伝播し、故障の原因ともなっている。また、ワーク計測器が加工位置の近傍に位置すると、切削熱の影響を受けやすく、ワーク計測器が高温になって、異常発生や機能低下を招くことが考えられる。
【０００４】
この発明の目的は、ワーク計測器を備えた工作機械において、加工位置に近い箇所でのワーク計測を可能としながら、ワーク計測器が非加工時に切粉や切削熱の影響を受けないようにすることである。この発明の他の目的は、ワーク計測器を位置切換する手段を簡略なものとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明のワーク計測器付き工作機械は、ベッドと、加工領域を囲うカバーとを有する工作機械であって、加工領域内にワーク支持手段と、このワーク支持手段に支持されたワークに加工を施す加工手段と、加工されたワークの寸法を計測するワーク計測器とを備え、前記ワーク計測器を加工領域内と加工領域外の格納位置とに位置切換する加工領域内と加工領域外の格納位置とに位置切換する位置切換手段を設けたものである。
【０００６】
この構成によると、非ワーク加工時にワーク計測器を加工領域内に位置させて、加工位置に近い箇所でのワーク計測を行い、ワーク加工時には切粉や切削熱の影響を受けないように、ワーク計測器を加工領域外の格納位置に退避させることができる。このため、ワーク計測器が常に良好な状態に保たれ、ワーク計測器による精度の良い計測が可能であるとともに、ワーク計測器の耐久性が向上する。
【０００７】
この発明において、前記ワーク支持手段は左右方向に移動自在とされ、かつ前記ワーク計測器は前後方向に移動して位置切換自在とされ、前方に進出したワーク計測器に対してワーク支持手段が左右に移動してワークを計測するようにするのが良い。
この構成とした場合、ワーク計測器が前後方向という一方向の動作を行うだけで、加工領域内のワーク計測位置と加工領域外の格納位置とに位置切換することが可能で、位置切換手段を簡略なものとすることができる。主軸移動型旋盤等のようなワーク支持手段が左右に移動する工作機械にこの構成を適用すれば、ワーク支持手段を左右に移動させる機構を新たに設ける必要がない。
【０００８】
また、この発明において、前記ベッドに前記ワーク計測器の出入りする出入り口を設け前記ベッドの内部に存在する空間部を、前記ワーク計測器の格納位置とすることができる。
ベッドの内部は、前記切削熱や他の熱源からの熱影響をほとんど受けず、しかも外部雰囲気からも隔絶された安定した良好な環境にある。このため、ベッド内部に存在する空間部をワーク計測器の格納位置とすると、ワーク計測器をより一層良好な状態に保つことができる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明のワーク計測器付き工作機械は、ベッドと、加工領域を囲うカバーとを有する工作機械であって、加工領域内にワーク支持手段と、このワーク支持手段に支持されたワークに加工を施す加工手段と、加工されたワークの寸法を計測するワーク計測器とを備え、前記ワーク計測器を加工領域内と加工領域外の格納位置とに位置切換する加工領域内と加工領域外の格納位置とに位置切換する位置切換手段を設けたものであるため、ワーク加工時にはワーク計測器が加工位置に近い箇所でワークを計測し、非ワーク加工時には切粉や切削熱の影響を受けないように、ワーク計測器を加工領域外の格納位置に退避させることができ、これにより、ワーク計測器を常に良好な状態に維持して、ワーク計測器による精度の良い計測を行うとともに、ワーク計測器の耐久性を向上させることができる。
【００１０】
前記ワーク支持手段は左右方向に移動自在とされ、かつ前記ワーク計測器は前後方向に移動して位置切換自在とされ、前方に進出したワーク計測器に対してワーク支持手段が左右に移動してワークを計測するようにした場合は、ワーク計測器が前後方向という一方向の動作を行うだけで、加工領域内のワーク計測位置と加工領域外の格納位置とに位置切換することが可能で、位置切換手段を簡略なものとすることができる。ワーク支持手段が左右に移動する工作機械にこの構成を適用すれば、ワーク支持手段を左右に移動させる機構を新たに設ける必要がない。
【００１１】
また、前記ベッドに前記ワーク計測器の出入りする出入り口を設け、前記ベッドの内部に存在する空間部を、前記ワーク計測器の格納位置とした場合は、ワーク計測器をより一層良好な状態に維持することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。この実施形態の工作機械は、制御盤および操作盤付きの工作機械であって、立型の主軸移動型旋盤である。図１において、この工作機械である旋盤１は、正面部の形状が縦長の長方形である概ね直方体の機体カバー３を備えた工作機械本体２と、この工作機械本体２の背面に設置された制御盤４と、正面部に設置された操作盤５とを備える。
【００１３】
工作機械本体２は、図２に示すように、ワークＷを下向きに支持するワーク支持手段としての主軸チャック６と、加工領域Ｒに設けられて主軸チャック６に支持されたワークＷに対して切削加工を施す加工手段７と、主軸チャック６を上下および左右に移動させる主軸移動手段８と、主軸チャック６の左右方向の移動可能な領域における互いに異なる箇所にそれぞれ設けられたワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２と、加工領域Ｒに出没自在に設けられたワーク計測装置３０を備える。加工領域Ｒは、ワークＷの加工が行われる空間のことである。
【００１４】
この工作機械本体２は、加工手段７により固定位置に支持された工具に対して、主軸チャック６が上下左右に移動することで、旋削等の切削加工を行うものである。このため、主軸移動手段８およびその配線、配管系等が、加工領域Ｒに対して仕切られる加工機器設置領域Ｓに配置される加工機器１０を構成する。加工領域Ｒの上下左右の各面および背面は、加工領域カバー７０とベッド９と機体カバー３の一部とによって囲われている。加工領域Ｒの前面には、後述の開閉カバー部７５が設けられている。
具体的には、ベッド９は、移動台設置台部９ｂの前方に、加工手段７を配置する上面開放の加工手段配置部９ａを有していて、この加工手段配置部９ａの４側壁および底壁と、この加工手段配置部９ａの４側壁の上方に続く機体カバー３の前面部および両側壁部と、上記加工領域カバー７０とによって加工領域Ｒが囲われている。加工領域カバー７０は、ベッド９の加工手段配置部９ａの後側の立壁９ａａから上方に延びて加工領域Ｒと加工機器配置領域Ｓとに仕切る仕切りカバー部７０ａと、水平なスライドカバー７０ｂとでなる。スライドカバー７０ｂは、主軸台１６と共に左右移動して加工領域Ｒの上面を閉じ状態に維持するものであり、スライドに従って左右両端が上方へ逃げることが可能なように、可撓性のものとされている。
【００１５】
主軸移動手段８は、ベッド９上の左右方向に延びる案内１３上を左右移動自在な左右移動台１４と、この左右移動台１４に上下方向に延びる案内１５を介して昇降自在に設置された主軸台１６とを備える。主軸台１６に支持された主軸１７の先端に上記主軸チャック６が設けられている。主軸チャック６は、複数のチャック爪６ａでワークＷを把持するものとされる。
【００１６】
主軸台１６は、詳しくは、左右移動台１４に前記案内１５を介して昇降自在に設置された昇降台１８に搭載されており、この昇降台１８に設置された主軸モータ１９により主軸１７の回転駆動が行われる。主軸台１６の昇降は、左右移動台１４に設置されたモータ等の昇降用駆動源２０と、この昇降用駆動源２０の回転を上下動作に変換するボールねじ等の回転・直進変換機構（図示せず）とで行われる。左右移動台１４の左右移動は、ベッド９に設置された左右移動用駆動源２１と、この左右移動用駆動源２１の回転を左右動作に変換するねじ等の回転・直進変換機構（図示せず）とで行われる。昇降用駆動源２０および左右移動用駆動源２１は、いずれもサーボモータ等からなり、パルスコーダ等の位置検出器２０ａ，２１ａを有している。
【００１７】
加工手段７は、切削加工を施すバイトや回転工具等の工具２２を支持するものであり、タレット刃物台７Ａと、櫛歯式等の固定型刃物台７Ｂとの２種類が設けられている。タレット刃物台７Ａは、ベッド９の前方の加工領域Ｒにおける側壁部に、左右方向に延びる水平軸心回りに旋回可能に設置されている。タレット刃物台７Ａは、周面に取付けられた工具の割出の為の旋回動作は可能であるが、移動機能は有しないものとされている。固定型刃物台７Ｂは、上記加工領域Ｒにおけるベッド９の正面に固定設置されている。
【００１８】
ワーク搬送装置１１およびワーク搬送装置１２は、機体カバー３の正面部左右両側に形成され前方に開口する凹部２３，２４にそれぞれ個別に設けられている。ワーク搬入装置１１およびワーク搬送装置１２はいずれも、ワークＷの受け渡しを行うためのワーク載置台２５を備えている。このワーク載置台２５は、凹部２３（または２４）に位置する中立位置Ｎ１（またはＮ２）と、その前方に位置するワーク供給位置Ｑ１（またはワーク排出位置Ｑ２）との間を前後移動自在、かつ前記中立位置Ｎ１（またはＮ２）と、加工領域Ｒの内側に位置するワーク渡し位置Ｐ１（またはワーク受け位置Ｐ２）との間を回動自在である。
【００１９】
ワーク搬送装置１１およびワーク搬送装置１２の動作について説明する。まず、ワーク供給位置Ｑ１に位置するワーク搬入装置１１のワーク載置台２５にワークＷが供給される。このワーク載置台２５が、中立位置Ｎ１を経由して、ワーク渡し位置Ｐ１へ移動する。主軸チャック６は、上下左右の移動によりワーク搬入装置１１のワーク載置台２５からワークＷをピックアップし、加工手段７による旋削加工を受け、ワーク受け位置Ｐ２に位置するワーク搬出装置１２のワーク載置台２５にワークＷを渡す。ワークＷを受けたワーク搬出装置１２のワーク載置台２５は、中立位置Ｎ２を経由して、ワーク排出位置Ｑ２へ移動して、そこでワークＷの排出が行われる。
【００２０】
ワーク計測装置３０は、図４および図５に示すように、タッチセンサ等の接触式のワーク計測器３１と、このワーク計測器３１を前後に移動させて、加工領域Ｒ内の計測位置Ａと加工領域Ｒ外の格納位置Ｂとに位置切換する位置切換手段３２と、計測値取込手段３３とからなる。格納位置Ｂは、ベッド９の内部に存在する空間部３４とされる。計測値取込手段３３は、ワーク計測器３１がオンしたときの昇降用駆動源２０の位置検出器２０ａおよび左右移動用駆動源２１の位置検出器２１ａの位置信号を取り込む手段である。ワーク計測器３１は位置切換の際、ベッド９の前記立壁９ａａに形成された出入り口３５を通って加工領域内外に出入りする。この出入り口３５には、ワーク計測器３1の位置切換に連動して開閉する開閉蓋３６が取り付けられている。
【００２１】
位置切換手段３２について説明する。前記空間部３４内に固定ブラケット４０が水平に設けられ、この固定ブラケット４０の上に、上側が開いた断面コ字形の案内手段であるリニアベアリング４１が前後方向に向けて設けられている。一方、ワーク計測器３１を起立状態に支持する計測器支持枠４２には、前後方向に長いガイド４３が一体に取り付けられ、このガイド４３が前記リニアベアリング４１に摺動自在に嵌合している。図６に示すように、ガイド４３は上下中央部の左右両面が内側に凹んだ断面形状とされ、この凹みにリニアベアリング４１の転動体（図示せず）が係合しているため、リニアベアリング４１からガイド４３が上方に逸脱することはない。
固定ブラケット４０の下側には、位置切換用のシリンダ４５が設けられている。このシリンダ４５のピストンロッド４５ａの前端部が、前記計測器支持枠４２に固定した第１の板部材４６に連結されている。これにより、シリンダ４５を伸縮作動させると、リニアベアリング４１およびガイド４３のガイド機構により案内されながら、計測器支持枠４２ごとワーク計測器３１が前後移動する。
【００２２】
開閉蓋３６は、上下方向の回動中心軸３６ａを支点に回動して開閉するようになっている。開閉蓋３６を開閉させる機構として、ワーク計測器３１の位置切換に連動する連動機構４８が設けられている。この連動機構４８は、開閉蓋３６の内側面に形成された突片３６ｂと計測器支持枠４２に固定した第２の板部材４７とをリンク４９で連結したリンク機構とされている。この連動機構は、ワーク計測器３１が格納位置Ｂに位置するときは開閉蓋３６が閉じた状態にあり、格納位置Ｂからワーク計測器３１が前進するのに連動して開閉蓋３６が開き、計測位置Ａからワーク計測器３１が後退するのに連動して開閉蓋３６が閉じるように作用する。
【００２３】
次に、ワークを荒削りと本削りの２段階で切削加工する場合を例にとって、ワーク計測装置３０の動作を説明する。
昇降用駆動源２１および左右移動用駆動源２１の作動により、主軸チャック６が上下および左右に移動して、主軸チャック６が保持するワークに対して加工手段７による旋削加工が施される（図７参照）。第１段階では、素材ワークＷ１が目標寸法寸前まで荒削り加工される。Ｗ２は荒削り加工されたワークを示す。
【００２４】
この荒削り加工が終了すると、図４（Ａ）に示すように、開閉蓋３６が開くとともに、ワーク計測器３１が計測位置Ａまで前進する。計測位置Ａに位置するワーク計測器３１に対して、主軸チャック６が左右方向に移動して、ワーク計測器３１の検出端子３１ａをワークＷ２の加工面に接触させる。検出端子３１ａがワークＷ２の加工面に接触すると、ワーク計測器３１がオンになり、そのときの左右移動手段２１の位置検出器２１ａの位置情報が計測値取込手段３３で読み取られ、ワークＷ２の寸法が計測される。計測終了後、主軸チャック６が左右移動して、ワークＷ２がワーク計測器３１から離れる。次いで、図４（Ｂ）に示すように、ワーク計測器３１が格納位置Ｂまで後退するとともに、開閉蓋３６が閉じる。
【００２５】
計測結果処理手段５０では、上記計測により計測値取込手段３３で取り込まれた計測値を予め定められた基準値または前回加工時の計測値と比較して、本削り加工における主軸チャック６の送りの補正量を演算する。この補正量は主軸移動制御手段５１に送られる。主軸移動制御手段５１は、上記補正量で本削り加工の制御値を補正し、その補正された制御値に基づいて昇降用駆動源２０および左右移動用駆動源２１を制御して、第２段階の本削り加工を行う。Ｗ３は本削り加工されたワークを示す。
本削り加工終了後も、前記同様に、ワーク計測器３１が計測位置Ａまで前進して、ワークＷ３の寸法が計測される。この計測により、適正な切削加工が行われたか否かが判定される。
なお、上記説明は、ワーク径を計測する場合の動作であるが、ワーク長についても、昇降用駆動源２０によりワークＷを昇降させ、ワーク計測器３１がオンしたときの位置検出器２０ａの検出値によって計測することができる。
【００２６】
図１において、機体カバー３は、背面に加工機器１０のメンテナンス等のために作業者が機体カバー３内に進入可能な背面開口部７１を有し、前記制御盤４が背面開口部７１を蓋している。制御盤４は、機体カバー３から後方に延びる上下の支持部材７２，７３に鉛直軸Ｏ１回りに開閉回動自在に支持されている。制御盤４は、機体カバー３の上部に設けられ、制御盤４の下方にはチップコンベア７４が後方へ退避自在に配置されている。
【００２７】
機体カバー３の正面部の幅方向中央には、作業者が機械に進入するための開閉カバー部７５が設けられており、操作盤５は、開閉カバー部７５の上方位置と、この上方位置から退避する退避位置との間で位置切換自在とされている、作業者は、開閉カバー部７５を介して上半身を機械内にいれて、機械内のメンテナンス作業等（チャックや工具の段取り）を行う。操作盤５は、左右の分割操作盤部５Ａ，５Ｂに２分割されており、各分割操作盤部５Ａ，５Ｂは、その外端側で、機体カバー３のブラケット７６に鉛直旋回軸Ｏ２回りに回動自在に支持されている。
【００２８】
このワーク計測器を備えた工作機械１は、非ワーク加工時にワーク計測器３１を加工領域Ｒ内の計測位置Ａに位置させて、加工位置に近い箇所でのワーク計測を行い、ワーク加工時には切粉や切削熱の影響を受けないように、ワーク計測器３１を加工領域Ｒ外の格納位置Ｂに退避させる。このため、ワーク計測器３１が常に良好な状態に保たれ、ワーク計測器３１による精度の良い計測が可能であるとともに、ワーク計測器３１の耐久性に優れている。
【００２９】
計測位置Ａまで前進したワーク計測器３１に対して、ワーク支持手段である主軸チャック６が左右方向に移動してワークの計測を行うため、ワーク計測器３１が前後方向という一方向の動作を行うだけで、加工領域Ｒ内の計測位置Ａと加工領域Ｒ外の格納位置Ｂとに位置切換することができる。このため、位置切換手段３２の構成が簡略なものとなっている。この格納位置Ｂがベッド９の内部に設けた空間部３４である場合には、ワーク計測器３１が左右動し且つ格納するものと比較して、ワーク計測器３１が前後移動するだけの小さい空間部だけで済み、また出入り口３５も小さくて済む。
本実施形態は、主軸チャック６が上下および左右に移動する主軸移動型旋盤であるため、ワーク計測のためにワーク計測器３１の左右移動機構を設ける必要がない。
【００３０】
また、切削加工時の切削熱や他の熱源（例えば主軸モータ１９）からの熱の影響をほとんど受けず、しかも外部雰囲気からも隔絶された安定した良好な環境にあるベッド９の内部に存在する空間部３４をワーク計測器３１の格納位置Ｂをしているため、ワーク計測器３１をより一層良好な状態に保つことができる。特に、本実施形態の場合は、空間部３４を加工領域Ｒから遮断する開閉蓋３６が設けられているため、空間部３４の環境がより一層良好なものとされている。また、開閉蓋３６を設けたことにより、空間部３４の加工領域Ｒに近い箇所でも加工領域Ｒからの熱の影響をほとんど受けないため、格納位置Ｂを加工領域Ｒから離れた奥深い位置にする必要がない。このため、ワーク計測器３１の前後移動ストロークを短くして、位置切換手段３２を簡略なものとすることが可能になっている。
【００３１】
この実施形態では、工作機械を立型の主軸移動型旋盤としているが、本発明は他の工作機械にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の一実施形態にかかる工作機械の斜視図である。
【図２】（Ａ）は同工作機械の内部構造を示す破断正面図、（Ｂ）は同工作機械の破断側面図である。
【図３】同工作機械の破断平面図である。
【図４】（Ａ）はワーク計測装置の一状態を示す斜視図、（Ｂ）はその異なる状態を示す斜視図である。
【図５】（Ａ）ワーク計測装置の破断側面図、（Ｂ）その破断底面図である。
【図６】一部を省略して表したＸ矢視図である。
【図７】ワーク計測状態を示す図と制御系のブロック図とを組み合せて表示した説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…旋盤（工作機械）
２…工作機械本体
３…機体カバー
４…制御盤
５…操作盤
６…主軸チャック（ワーク支持手段）
７…加工手段
８…主軸移動手段
９…ベッド
１１…ワーク搬入装置
１２…ワーク搬出装置
１４…左右移動台
１６…主軸台
３０…ワーク計測装置
３１…ワーク計測器
３２…位置切換手段
３３…計測値取込手段
３４…空間部
３５…出入り口
３６…開閉蓋
Ａ…計測位置
Ｂ…格納位置
Ｒ…加工領域
Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007111782.tif 000008
【図７】
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